配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在電力調(diào)控一體化中的應(yīng)用探究

趙偉濤 常致健

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司張家港市供電分公司 江蘇 蘇州 215600

引言

配電系統(tǒng)非常復(fù)雜。包括多級功率分配操作模式。自動化已經(jīng)成為未來配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。所謂配電系統(tǒng)自動控制，就是自動控制技術(shù)與配電系統(tǒng)的結(jié)合。隨著社會的發(fā)展，中國的電力系統(tǒng)有了很大的進步。近年來，隨著其不斷智能化，幾乎達到了世界領(lǐng)先水平。通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，配電系統(tǒng)可以消除系統(tǒng)故障的潛在威脅，大大提高工作效率，增加經(jīng)濟效益。

1 配電自動化的主要內(nèi)容分析

配電線路自動化主要涉及變電站變壓器二次側(cè)與線路負(fù)荷之間的配電線路。本質(zhì)上是現(xiàn)代技術(shù)在傳統(tǒng)電力設(shè)備上的新一輪滲透和普及。最后，可以搭建更加現(xiàn)代化的運營架構(gòu)，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化改造，滿足精細(xì)化監(jiān)管的基本需求。在這里，電力企業(yè)可以在實現(xiàn)自動配電的基礎(chǔ)上，進一步突出自己的核心競爭力，保持自己的市場優(yōu)勢和價值[1]。具體來說，配電自動化系統(tǒng)本身實現(xiàn)了多種功能的同時開發(fā)，不僅可以在互聯(lián)網(wǎng)的支撐下動態(tài)收集設(shè)備運行數(shù)據(jù)，同時，也可以檢測數(shù)據(jù)是否存在問題，一旦識別出潛在的隱患，也會立即發(fā)出警報信號，現(xiàn)場的后臺運維主體能夠根據(jù)風(fēng)險類型采取必要的措施和應(yīng)急處理方案，遏制事故的波及范圍，甚至是扼殺風(fēng)險和隱患。另外，自動化配電系統(tǒng)本身的保護作用也十分強大，可以讓電能的傳輸變得更加順暢，降低電力設(shè)備和電路承擔(dān)的負(fù)荷與壓力，讓資源的分配更加均衡，突顯出企業(yè)的精細(xì)化管理理念。也就是說，配電自動化可以降低電能輸送出現(xiàn)故障的可能性，實現(xiàn)電力設(shè)備的統(tǒng)籌規(guī)劃和管理，創(chuàng)造更加客觀的社會經(jīng)濟收益，維護區(qū)域資源的穩(wěn)定，維持社會秩序。

2 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在電力調(diào)控一體化中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

對于配電自動化技術(shù)來說，數(shù)據(jù)采集技術(shù)起著非常重要的作用，因為配電網(wǎng)覆蓋了很多環(huán)節(jié)，通過數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以同時獲得各個環(huán)節(jié)的電力參數(shù)。在該技術(shù)的實際應(yīng)用中，不僅要對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行處理，還要結(jié)合各參數(shù)構(gòu)成和監(jiān)控功能對不同的電力參數(shù)進行分類，以提高系統(tǒng)的綜合運行質(zhì)量。此外，在自動化系統(tǒng)運行時，獲得數(shù)據(jù)以及使用目的主要是借助對各類參數(shù)的調(diào)整將其傳遞給已經(jīng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)模型中，所以，一定要使數(shù)據(jù)取得系統(tǒng)面向所有的節(jié)點，才能夠確保參數(shù)的可用性。

2.2 自動化饋線技術(shù)

饋線自動化技術(shù)是在電力設(shè)備、用戶和配電站之間形成的自動饋線。通?？梢云鸬絻蓚€作用[2]：①檢測和判斷設(shè)備故障。通過轉(zhuǎn)移和隔離故障設(shè)備來恢復(fù)供電設(shè)備。其中，故障隔離、定位和恢復(fù)功能都是通過配電網(wǎng)拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)的。在排除故障之前，應(yīng)弄清楚配電系統(tǒng)中開關(guān)的通斷狀態(tài)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實施網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以保證排除故障的時間。另一方面，自動饋線技術(shù)還具有故障定位功能，可以利用饋線終端設(shè)備的過流信號和故障檢測報警事件的先后順序，通過配電網(wǎng)拓?fù)溆行袛喙收纤诘膮^(qū)段和饋線，對于檢測以及故障排查工作有著很大幫助。②對配網(wǎng)正常運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行測量，完善運行狀態(tài)。應(yīng)用饋電自動化技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)故障，同時，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)來進行判斷，進而做出保護動作。一般來說，該項技術(shù)還可以對饋線聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)和饋線分段開關(guān)等進行遠程監(jiān)控，以此使故障處理效率得到最大程度的提高。該項技術(shù)與配網(wǎng)一次設(shè)備的開關(guān)以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著直接聯(lián)系，其可以對環(huán)網(wǎng)供電開環(huán)運行以及饋線開關(guān)實施遠程操作，使配網(wǎng)自動化系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

2.3 自動停電協(xié)調(diào)技術(shù)

至于配電自動化技術(shù)的自動停電管理，主要應(yīng)用在配電網(wǎng)中因停電而停電的過程中。在實際應(yīng)用中，需要主動監(jiān)測系統(tǒng)的工作參數(shù)，然后科學(xué)地分析問題，最后對系統(tǒng)的工作方案進行深入研究。當(dāng)信息被協(xié)調(diào)和分析時，會把系統(tǒng)中的參數(shù)進行記錄并上傳，同時，對配電自動化系統(tǒng)的信息分析模式進行應(yīng)用，然后結(jié)合所分析的結(jié)果對故障區(qū)域進行具體分析，同時，這些數(shù)據(jù)信息需要生產(chǎn)一線的搶險人員及時獲取，以此讓他們可以在第一時間進行隔離、搶修，以保證電力的正常供電。

3 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在電力調(diào)控一體化中的優(yōu)化應(yīng)用

3.1 做好配網(wǎng)規(guī)劃和前期準(zhǔn)備工作

電力企業(yè)既要選擇適合自己的通信方式，又要保證規(guī)劃的合理性和可行性，避免電力系統(tǒng)建成后出現(xiàn)更大的問題和不必要的經(jīng)濟損失。值得注意的是，任何電力系統(tǒng)的建設(shè)都會伴隨著各種缺陷和風(fēng)險，所以電力企業(yè)在建設(shè)時，也應(yīng)當(dāng)盡可能對其進行規(guī)避，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況做好準(zhǔn)備，在工程施工時也要層層把控做好工序的交接工作和檢查工作。工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨笳归_全方位的實地調(diào)研，設(shè)計出可行的用電方案，要確保全市區(qū)內(nèi)的自動化覆蓋率。在必要的情況下，電力企業(yè)也可以利用無線加密模塊、GIS技術(shù)實現(xiàn)通信自動化。除此之外，企業(yè)應(yīng)當(dāng)進一步提升自身的信息技術(shù)水平，保證物資供應(yīng)充足。

3.2 加強設(shè)備功能和性能的優(yōu)化

設(shè)備是系統(tǒng)運行的血肉所在，好的設(shè)備可以最大程度的保證系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和可靠性。因此，電力企業(yè)還需要進一步優(yōu)化設(shè)備的性能，建立完善的檢修維護機制，明確各部門的范圍和權(quán)限，全天候監(jiān)督設(shè)備的日常狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，快速反應(yīng)，采取措施。而且不同的機械設(shè)備在運行中的磨損程度是不一樣的，因此企業(yè)也需要根據(jù)設(shè)備的參數(shù)，根據(jù)質(zhì)檢報告和維修要求，指定針對性的保養(yǎng)方案，如果設(shè)備已經(jīng)完全老化，技術(shù)人員除了要關(guān)注系統(tǒng)運行的狀態(tài)外，也需要對原有設(shè)備予以更換。在設(shè)備正式進場前，要展開一系列的試運行，在做出正確的判斷結(jié)果后，才可以正式投入生產(chǎn)。電力企業(yè)在采購相關(guān)設(shè)備時，不僅要考慮設(shè)備的市場價格，也要提高對設(shè)備治理的關(guān)注，要盡可能做好維修和保養(yǎng)工作，延長設(shè)備的使用壽命，避免出現(xiàn)大幅度的磨損，從多個方面實現(xiàn)電力配電自動化系統(tǒng)管理效果的提升。

3.3 引進配電自動化核心技術(shù)[3-4]

①電力工程中的電氣設(shè)備采用PLC控制系統(tǒng)，效率高。使用PLC微電子技術(shù)的工作效率和能力比手工作業(yè)更強，對復(fù)雜程序和大量數(shù)據(jù)信息的處理效率更高。PLC的全稱是可編程控制器。采用芯片控制結(jié)合PC軟件編程，控制設(shè)備運行方便快捷。PLC控制系統(tǒng)可以采集電網(wǎng)中的電流、電纜溫度、用戶數(shù)量等基本數(shù)據(jù)。計算輸出后，方便工作人員實時在線查看數(shù)據(jù)，可見其“安全”運行。PLC系統(tǒng)可以充分結(jié)合不同用電設(shè)備的運行特點，發(fā)揮其核心化技術(shù)優(yōu)勢，對采集的信息加工處理再反饋給工作人員，同時系統(tǒng)的抗干擾能力強。大部分用電設(shè)備環(huán)境復(fù)雜、電磁干擾嚴(yán)重，而此系統(tǒng)可避免干擾問題，使設(shè)備故障率降到最低，保障工作過程安全。PLC控制系統(tǒng)結(jié)合人機操作界面可方便工作人員便捷操作，可根據(jù)現(xiàn)場要求呈現(xiàn)多種類型的操作，考慮不同工作需要可以配置成多種級別的控制系統(tǒng)分配給不同等級人員使用。PLC控制系統(tǒng)結(jié)合用電工程操作便捷，通過信號采樣輸入、用戶程序執(zhí)行和運算結(jié)果輸出刷新等環(huán)節(jié)，經(jīng)高性能微處理器運算提升數(shù)據(jù)處理能力。在配電設(shè)備系統(tǒng)中合理地應(yīng)用PLC控制技術(shù)，其中最重要的是定位“報警系統(tǒng)”和“故障提示系統(tǒng)”，通過安裝集控可視化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)整個電網(wǎng)運行系統(tǒng)的精準(zhǔn)管理。將數(shù)據(jù)系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)，確保工作人員及時掌握電力工程設(shè)備的現(xiàn)狀。通過對系統(tǒng)故障提示數(shù)據(jù)進行合理的對比分析，可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的異常設(shè)備，及時掌握故障的位置和原因，并采取有效的解決措施。如果設(shè)備超出規(guī)定的范圍，請預(yù)先設(shè)置電力設(shè)備的運行參數(shù)，故障系統(tǒng)就會觸發(fā)信號，便于工作人員快速及時地解決故障。融合計算機監(jiān)控平臺和PLC控制系統(tǒng)形成變電站監(jiān)控系統(tǒng)的綜合管理功能，監(jiān)控平臺連接互聯(lián)網(wǎng)后可在企業(yè)總部中心控制室查看全國各地的供電數(shù)據(jù)，方便調(diào)度和管理。②手機App實施在線讀取工程用電設(shè)備數(shù)據(jù)。隨著社會的發(fā)展，人們已經(jīng)離不開智能手機，將電網(wǎng)高壓側(cè)電壓、低壓側(cè)電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、三相線電流、線電壓參數(shù)和各種溫度信息等設(shè)備參數(shù)實時顯示在手機App上，方便了工作人員及時掌握設(shè)備運行情況，可在家中、上班途中時刻得到想要的數(shù)據(jù)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，會以報警信息的形式發(fā)送到手機上通知管理人員，以便及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的異常，確保在短時間內(nèi)掌握整個故障的原因和發(fā)展趨勢，進而采取有效的解決方案，快速、準(zhǔn)確、無誤地將風(fēng)險降到最低。

3.4 加強遠程自動化操控

近年來，相關(guān)部門已經(jīng)可以通過遠程控制實現(xiàn)配電的綜合管理。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制方式相比，遠程控制更加方便有效，有助于降低系統(tǒng)的整體控制成本。在此前提下，配電系統(tǒng)可以保證更快的信息傳輸速度和更好的處理效果。因此，它客觀地突出了遠程控制的獨特優(yōu)勢。從目前的情況看，有關(guān)部門正在著力簡化技術(shù)研發(fā)的全過程。這種情況突出了自動控制對整個配電系統(tǒng)的重要價值。此外，使用遠程控制模式也有助于創(chuàng)建方便的控制模式，從而顯著增強遠程控制的有效性。

3.5 加強聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)安全

對于整個配電系統(tǒng)來說，關(guān)鍵是保證最基本的配電安全。配電本身涉及多級安全控制點。因此，在滲透自動化手段的基礎(chǔ)上，更應(yīng)注重保障設(shè)備安全。在實踐中，要注意對系統(tǒng)中的配電進行全面、準(zhǔn)確的控制和監(jiān)測，因地制宜地發(fā)現(xiàn)潛在的安全威脅，并給出相應(yīng)的安全防控對策[5]。在一些特殊情況下，配電系統(tǒng)一旦發(fā)生突發(fā)配電故障，要重點預(yù)防和控制故障擴大，防止一些關(guān)鍵信息泄露。在這個階段，相關(guān)部門已經(jīng)能夠?qū)⒆詣涌刂萍傻秸麄€配電系統(tǒng)中，包括多級系統(tǒng)控制技術(shù)。但是，從總體上看，目前在配電系統(tǒng)中應(yīng)用自動控制手段的具體措施并沒有真正實現(xiàn)優(yōu)化，還存在許多漏洞或缺陷。因此，在實踐中，技術(shù)人員還需要根據(jù)因地制宜的目的和思路，注重靈活的自動控制，確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

3.6 加強電力資源網(wǎng)絡(luò)調(diào)度自動化

電力網(wǎng)絡(luò)的形成是以電氣自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的。通過安裝監(jiān)控攝像頭、視頻監(jiān)視器、寬帶網(wǎng)絡(luò)等。在配電站實時監(jiān)控數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，配電系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息管理，對電網(wǎng)進行監(jiān)控和管理，并分析每一時間段電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)變化，一旦出現(xiàn)異常，能及時反饋給維修人員并精準(zhǔn)定位，方便第一時間進行維修，故障設(shè)備排查轉(zhuǎn)換為信息排查，節(jié)約大量時間，保障電力系統(tǒng)運行安全。

3.7 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)優(yōu)化

首先是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。國家電網(wǎng)在其電力覆蓋范圍內(nèi)建立了幾個調(diào)度中心。為了滿足用戶前期的需求，一般都是按照地域范圍來設(shè)置的，電力資源的分配并不合理，隨著部分區(qū)域的人口集中和大量外流，要重新優(yōu)化電力資源配置的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按照用電需求和市場需要劃定合理的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域塊。二是進行技術(shù)攻關(guān)。電力調(diào)度系統(tǒng)自動化的進步依賴于技術(shù)的進步，尤其是與之密切相關(guān)的信息采集技術(shù)和遠程監(jiān)控傳感技術(shù)。有必要解決信息技術(shù)的獲取速度和準(zhǔn)確性、信息傳播和共享以及數(shù)據(jù)分析方面的技術(shù)問題。目前已有部分企業(yè)應(yīng)用了新型傳感器，在信息傳遞和數(shù)據(jù)分析方面優(yōu)勢明顯。第三，設(shè)施設(shè)備的制造。為了適應(yīng)電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，需要智能電表、智能變壓器、智能電路和各種儀器設(shè)備。只有電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的各項配套設(shè)施完善后，才能形成有效的運行體系，保證電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高效運行。

4 結(jié)束語

總而言之，在我國電力工業(yè)快速發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)逐步實現(xiàn)了智能化發(fā)展。將配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用于電力調(diào)控一體化，不僅可以解決以往配電網(wǎng)存在的問題，還可以提高配電網(wǎng)的傳輸和管理效率。